聚噻吩分子筛复合材料的制备及其导电性能研究-化学工程专业毕业论文

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，‘j独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：丝遂母一·日期：加，岁．易．f砂关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复Ef]件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；@学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学

2、位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。日觏望曼旦l导师签名：墨委一’日期：≯力5-．5．1沙万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文㈣删fJIJ

3、㈣㈣㈣m唧㈣Y2797281聚噻吩／分子筛复合材料的制备及其导电性能研究摘要聚噻吩作为一种重要的导电高分子材料，由于其易制备、掺杂后电导率高以及易脱掺杂的特性被广泛研究，其复合材料具有很高的潜在应用价值。而分子筛作为一种常用的吸附剂和催化剂，热稳定性好，同时具有发达规整的孔结构，易于引入金属离子。将聚噻吩与分子筛复合后，分子筛不仅可以均匀地将聚噻吩分散在孔隙中，同时可以在一定程度上提高聚噻吩的电导率。基

4、于此，本文使用原位氧化法首先对聚噻吩的制备条件进行了优化，并进一步合成系列聚噻吩／分子筛复合材料以及金属离子交换改性的复合材料，通过对导电性能的评价，及与其FTIR、XRD、氮吸附、TG、EIS等表征结果的关联，以期通过调节材料制备过程中的操作条件改善聚噻吩和分子筛复合材料的导电性能。研究结果主要包括以下三个方面：(1)在选取的反应条件中，n氧化剂／n囔吩、聚合温度和噻吩浓度对聚噻吩链中Ca．Ca连接含量的影响非常显著，n氧化剂／n噻吩对聚噻吩聚合程度的影响比较显著，聚合温度和反应时间的交互作用对二者的影响均很小。制备的聚噻吩样品中，以CⅡ．C。连接形式聚噻吩的含量随氧化剂用量的增加、反

5、应时间的延长和噻吩浓度的减小逐渐增加，随反应温度的升高而先降低后增加；样品的聚合程度随反应温度的升高、反应时间的延长以及噻吩浓度的降低而逐渐降低，随氧化剂用量的增加而先增加后减少。优选出的最佳制T万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文备条件为反应温度为0oC，n氧化荆／n噻吩为4：1，噻吩浓度为0．10mol／L，反应时间为12h，在该条件下制备的聚噻吩样品的噻吩环之间主要以C。一C。方式连接，且聚合程度较好。(2)以噻吩和微孔分子筛(4A、NaY、ZSM．5)、介孔分子筛(MCM．41)、大孔硅胶为原料制备的5种聚噻吩／分子筛样品中，分子筛与聚噻吩均实现了好的复合，噻吩环之间主要以碳的

6、01．0【方式连接。ZSM-5分子筛与聚噻吩复合后，保持了分子筛的晶体结构；4A、NaY与聚噻吩复合后，氧化剂无水氯化铁造成了分子筛孔结构的坍塌，从而使得其复合材料表现为无定型态；聚噻吩与MCM．41以及硅胶复合后，所得复合材料也为无定型态。聚噻吩与4A、ZSM．5、MCM。41分子筛复合后，其稳定性有一定的降低：与NaY分子筛和硅胶复合后，其稳定性基本未发生变化。聚噻吩与分子筛复合后，电导率明显提高，其中4A．PTh的电导率最高，为1．92x10一S／cm．(3)以噻吩和Ce3+、Ni2+、Zn2+、Cu2+、Ag+离子交换一次与两次的4A分子筛为原料制备的样品中，噻吩环之间主要以CⅡ

7、．Ca‘方式连接，但只有zn2+两次交换后的分子筛与聚噻吩复合所制样品保持了4A分子筛的晶体结构。两次交换后所得样品的热稳定性高于一次交换样品。各样品的聚噻吩含量在20％左右，与最大失重峰位置成正相关。一次离子交换后的分子筛与聚噻吩的复合材料的导电性能明显优于4A．PTh样品，其中zn2+一次交换改性对4～聚噻吩复合材料的影响最显著，4A／聚噻吩材料经Zn2+一次一次交换后所得样品的电导率约是未改性样品的10倍，为2．38x10。’S／cm。关键词：聚噻吩，分子筛，复合材料，电导率II万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYONPREPARATl0NANDELECTRICALCO

8、NDUCTIVITYPROPERTIES0FPOLYTHIOPHENE／ZEOLITEC0Ⅳ田OSITEABSTRACTAsanimportantconductivepolymer，polythiophenewasstudiedwidelybecauseofitsgoodreversibledoping—dedopingproperty,highelectricalconductivityafterdopingandeasilyto